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铌对金属性能的影响?

来源:www.dbkyw.com   时间:2023-02-21 07:28   点击:289  编辑:admin   手机版

铌对金属性能的影响?

在钢铁工业方面主要用于制造各种合金钢、耐热合金、铌基合金和碳化铌等;

铌是钢的主要合金元素之一。在普通钢中加入0.02%~0.05%的微量金属铌,便可以使钢的强度提高20%~25%,同时能够改善钢的机械和焊接性能,并且可以提高钢的抗热性和抗腐蚀性,降低钢的脆性,由于铌钢具有这些优良的性能,所以,可以用于火箭发动机制造、宇宙飞行器热屏蔽、电子反应堆的结构材料和核燃料的包覆材料。铌在低温超导领域和其它领域中,也得到广泛的应用。在超导材料方面主要用于加速器和核磁共振的制造;高纯铌是生产电光学系统中激光控制晶体的主要材料,也可以用于切削工具、喷气发动机的涡轮叶轮及火箭的喷涂层。

我国是世界上最大的铌资源消费国,2015年消费铌资源约1.866万吨。受宏观经济增速放缓和钢铁行业产能过剩影响,钢铁领域的消费在不断下降,2015年钢铁领域消费的铌铁为1.613万吨,占国内消费总量的86.4%。我国国内每年生产的300吨钽铌精矿远远不能满足需求,我国铌资源主要依赖进口。主要进口国家为巴西非洲和加拿大,其中巴西占87%、非洲占9%,加拿大占3%。

目前,全世界的钪储量约2000kt,其中90-95%赋存于铝土矿、磷块岩及铁钛矿石中,少部分在铀、钍、钨、稀土矿石中,主要分布于俄罗斯、中国、塔吉克斯坦、美国、马达加斯加、挪威等国家。

有色金属性能特点

有色金属的特性及用途

定义:狭义的有色金属又称非铁金属,是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。

广义的有色金属还包括有色合金。有色合金是以一种有色金属为基体(通常大于50%),加入一种或几种其他元素而构成的合金。

种类特性:有色金属是指铁、铬、锰三种金属以外所有的金属。中国在1958年,将铁、铬、锰列入黑色金属;并将铁、铬、锰以外的64种金属列入有色金属。这64种有色金属包括:铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡、铜、铅、锌、锡、钴、镍、锑、汞、镉、铋、金、银、铂、钌、铑、钯、锇、铱、铍、锂、铷、铯、钛、锆、铪、钒、铌、钽、钨、钼、镓、铟、铊、锗、铼、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇、硅、硼、硒、碲、砷、钍。

有色金属种类

在历史上,生产工具所用的材料不断改进,它与人类社会发展的关系十分密切。因此历史学家曾用器物的材质来标志历史时期,如石器时代、青铜器时代、铁器时代等。到17世纪末被人类明确认识和应用的有色金属共8种。中华民族在这些有色金属的发现和生产方面有过重大的贡献。进入18世纪后,科学技术的迅速发展,促进了许多新的有色金属元素的发现。上述的64种有色金属除在17世纪前已被认识应用的8种外,在18世纪共发现13种。19世纪发现39种,进入20世纪,又发现4种。

有色合金的强度和硬度一般比纯金属高,电阻比纯金属大、电阻温度系数小,具有良好的综合机械性能。常用的有色合金有铝合金、铜合金、镁合金、镍合金、锡合金、钽合金、钛合金、锌合金、钼合金、锆合金等。

用途:

A、有色金属中的铜是人类最早使用的金属材料之一。现代,有色金属及其合金已成为机械制造业、建筑业、电子工业、航空航天、核能利用等领域不可缺少的结构材料和功能材料。

B、实际应用中,通常将有色金属分为5类:

1、轻金属:密度小于4500千克/立方米,如铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡等。

2、重金属:密度大于4500千克/米3,如铜、镍、钴、铅、锌、锡、锑、铋、镉、汞等。

3、贵金属:价格比一般常用金属昂贵,地壳丰度低,提纯困难,如金、银及铂族金属。

4、半金属:性质价于金属和非金属之间,如硅、硒、碲、砷、硼等。

5、稀有金属:包括稀有轻金属,如锂、铷、铯等。

稀有难熔金属,如钛、锆、钼、钨等。

稀有分散金属,如镓、铟、锗、铊等。

稀土金属,如钪、钇、镧系金属。

放射性金属,如镭、钫、钋及阿系元素中的铀、钍等。

有色金属通常指除去铁(有时也除去锰和铬)和铁基合金以外的所有金属。有色金属可分为四类:

1、重金属:一般密度在4.5g/cm3以上,如铜、铅、锌等;

2、轻金属:密度小(0.53-4.5g/cm3),化学性质活泼,如铝、镁等;

3、贵金属:地壳中含量少,提取困难,价格较高,密度大,化学性质稳定,如金、银、铂等;

4、稀有金属:如钨、钼、锗、锂、镧、铀等。

有色金属及其合金具有钢铁材料所没有的许多特殊的机械、物理和化学性能,在机械、仪器仪表制造等工业中广泛使用的有铝、铜、钛、镁、镍及其合金。

(一)铝及铝合金

1、纯铝

(1)纯铝的密度只有2.7g/cm,仅为铁的1/3。铝的导电性好,其磁化率极低,接近于非铁磁性材料。有电气工程、航空及宇航工业、一般机械和轻工业中广泛应用。

(2)纯铝按纯度可分为高纯铝和工业纯铝两类。高纯铝主要用科学研究及制作电容器等。 工业纯铝按纯度高低分别用于制作铝箔、包铝和电线、电缆、器血、焊条、装饰材料、反光板、热交换器等。

2、铝合金

(1)铝合金热处理后可显著提高强度,可用于制造承受较大载荷的机器零件和构件。

(2)铝合金按照成分和工艺特点不同分为变形铝合金和铸造铝合金。例如,变形铝合金可采用锻造、轧制、挤压等方法制成板材、带材、棒材、管材、线材等。铸造铝合金适于铸造生产,可直接浇铸成铝合金铸件。

(二)铜及铜合金

1、纯铜

(1)纯铜常称紫铜,主要用于制作电导体及配制合金。纯铜、铜合金的导电、导热性很好,对大气和水的抗蚀能力很高。铜是抗磁性物质。

(2)根据杂质含量的不同,工业纯铜牌号分为四种:T1、T2、T3、T4。编号超大,纯度越低。T1主要用于导电材料和配制高纯度合金;T2主要用于电力输送用导电材料,制作电线、电缆等;T3、T4主要用于电工器材、电气开关、垫圈、铆钉、油管制作等。

2、铜合金

铜中加入合金元素后,可获得较高的强度和硬度,而且塑性很好,容易冷、热成型,易焊接。铸造铜合金有很好的铸造性能。铜 合金一般分为黄铜、青铜、白铜三大类。

(1)黄铜

黄铜是以锌为主要合金元素的铜合金。黄铜分为普通黄铜和复杂黄铜两种。复杂黄铜又分为铅黄铜、锡黄铜、铝黄铜等。例如,铸造铅黄铜可制作轴瓦各衬套;锡黄铜广泛用于制作船舶零件;铝黄铜可用物制造大型蜗杆、海船用螺旋桨等。

(2)青铜

含铝、硅、铅、铍、锰等的铜合金习惯称为青铜,有锡青铜、铝青铜、铍青铜广泛用于制作船零件;铝黄铜可用于制造大型蜗杆、海船用螺旋桨等。

(3)白铜

白铜是以镍为主要合金元素的铜合金。主要用于制造船舶仪器零件、化工机械零件及医疗器械等 。锰含量高的锰白铜可制作热电偶丝。

(三)钛及钛合金

1、钛的熔点高,热膨胀系数小,导热性差。纯钛塑性好、强度低,容易加工成型,可制成细丝和薄片。钛的抗氧化能力优于大多数奥氏体不锈钢。

2、工业纯钛中含有氢、碳、氧、铁、镁等杂质元素,工业纯钛可制在350 ℃以下工作、强度要求不高的零件。

(四)镁及镁合金

1、纯美的室温温密度仅为1.74g/cm,是所有金属结构材料中最低的。

2、镁合金按照形成的工艺特点不同分为变形镁合金和铸造镁合金两类。例如,变形镁合金可用于结构件、管件等;铸造镁合金可用于压锋件、抗蠕变压铸件等。

(五)镍及镍合金

1、纯镍

纯镍具有优异的耐腐蚀和抗高温氧化性能,是重要的工程金属材料。工业纯镍有良好的强度和导电性。可用于电子器件;同时由于其耐蚀性好,还可用于食品加工设备。

2、镍合金

镍合金其耐蚀性和力学性能进一步提高,还可具有特殊物理性能。镍合金按其特性和应用领域分为耐腐蚀镍合金、耐高温镍合金和功能镍合金三类。例如,耐腐蚀镍合金可用于化工、石油、船舶等领域,如阀门、泵、船舶紧固件、锅炉热交换器等;耐高温镍合金广泛用于航空发动机和运载火箭发动机涡轮盘、压气机盘行行等。

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